Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Health

Insinyur mengungkapkan bagaimana nanoneedles seng oksida dan hidrodinamika droplet dapat menghentikan patogen – ScienceDaily


Mereka keluar dari gelembung toilet, berenang melintasi air minum, menyebar melalui batuk. Mikroba infeksius kecil – dari virus yang menyebabkan COVID-19 hingga bakteri yang ditularkan melalui air – membunuh jutaan orang di seluruh dunia setiap tahun. Sekarang para insinyur sedang mempelajari bagaimana permukaan seng oksida dan pengadukan hidrodinamik alami memiliki kekuatan untuk membunuh patogen terlebih dahulu.

“Kontaminasi bakteri pada permukaan umum dan air minum secara tradisional merupakan rute infeksi utama untuk penularan penyakit serius, sering kali menyebabkan kematian,” kata Abinash Tripathy, seorang peneliti di bidang teknik mesin dan proses di ETH Zurich. “Tujuan kami adalah merancang permukaan yang dapat mengatasi kedua masalah tersebut.”

Kelompoknya merendam seng bersih dalam air panas selama 24 jam, yang membentuk permukaan seng oksida yang dilapisi nanoneedles tajam. Kemudian mereka memasukkan bakteri E. coli.

Permukaannya membunuh hampir semua bakteri yang dibudidayakan di atasnya dengan sangat efisien. Dan kejutan terbesar? Saat duduk di air yang terkontaminasi, permukaannya membunuh semua E. coli yang ditularkan melalui air dalam waktu tiga jam – bahkan bakteri yang tidak disentuhnya.

Desinfeksi air ini bekerja dari jauh karena proses tersebut menghasilkan spesies oksigen reaktif, yang merusak dinding sel bakteri. Kelompok dari ETH Zurich, IIT Ropar India, dan Empa, Swiss, mempresentasikan temuan awal mereka pada Pertemuan Tahunan ke-73 Divisi Dinamika Fluida American Physical Society.

Di negara-negara Asia Tenggara dan Afrika di mana air minum bersih langka, metode disinfeksi air tenaga surya saat ini membutuhkan waktu hingga 48 jam dan memerlukan intensitas sinar matahari minimum. Permukaan oksida seng yang baru mempercepat proses desinfeksi dan tidak membutuhkan cahaya.

“Permukaan ini dapat digunakan untuk mendisinfeksi air di daerah terpencil dengan biaya yang sangat rendah,” kata Tripathy. “Teknik fabrikasi ramah lingkungan, sederhana, dan ekonomis.”

Patogen permukaan dan air bukan satu-satunya pembunuh. Ketika pandemi COVID-19 semakin kuat, virus dan bakteri di udara menjadi tantangan global yang serius untuk desinfeksi.

Tetesan yang membawa patogen melalui udara dapat berperan dalam menghancurkannya. Dalam mikrodetik saat tetesan terbentuk, cairannya mengatur ulang dengan cepat – menekan mikroba di dalamnya.

“Bayangkan sebuah ember dengan ikan di dalamnya. Orang membayangkan bahwa jika Anda mulai mengaduk cairan di dalam ember terlalu cepat, ikan itu tidak akan senang,” kata Oliver McRae, seorang insinyur mesin. “Ini adalah hal yang serupa – meskipun dalam skala yang jauh lebih kecil – ketika Anda memiliki, katakanlah, patogen di dalam tetesan. Akhirnya cairan itu akan terlalu mengganggu bagi bakteri atau virus itu untuk bertahan hidup.”

McRae dan tim dari Universitas Boston dan Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit sedang mempelajari bagaimana agitasi hidrodinamik bekerja ketika gelembung lingkungan menghasilkan tetesan. Setelah timbulnya pandemi, mereka mulai membuat model tetesan yang mirip dengan yang dihasilkan oleh paru-paru dan saluran pernapasan.

Dengan menggunakan komputasi dinamika fluida, tim memperkirakan bagaimana agitasi bekerja selama pembentukan aerosol. Mereka menemukan bahwa penyebab stres sangat sensitif terhadap ukuran tetesan. Jika tetesan menyusut atau tumbuh dengan satu urutan besarnya, stresor berubah dua setengah kali lipat.

Penelitian ini dapat membantu menjelaskan mengapa patogen bertahan di beberapa tetesan dan tidak di tetesan lainnya.

“Fokus kami telah mengukur apa penyebab stres dalam tetesan ini,” kata McRae. “Mudah-mudahan ini akan digunakan di masa mendatang sebagai bagian dari model yang lebih besar untuk memprediksi penularan penyakit berbasis aerosol.”

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh American Physical Society. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : lagu Togel